EP4178911A1 - Hoch gefülltes trans-polyoktenamer-graphen-verbundmaterial, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung - Google Patents

Hoch gefülltes trans-polyoktenamer-graphen-verbundmaterial, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung

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EP4178911A1
EP4178911A1 EP21847945.9A EP21847945A EP4178911A1 EP 4178911 A1 EP4178911 A1 EP 4178911A1 EP 21847945 A EP21847945 A EP 21847945A EP 4178911 A1 EP4178911 A1 EP 4178911A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
polyoctenamer
trans
graphene
composite material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21847945.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Valeri LEICH
Alexander PAASCHE
Stefan Schumann
Dorothea Spannenkrebs
Alexey Merkulov
Verena BREUERS
Christian DÄSCHLEIN
Uwe Paulmann
Jonas HÖNIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Operations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Operations GmbH filed Critical Evonik Operations GmbH
Publication of EP4178911A1 publication Critical patent/EP4178911A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/215—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase at least one additive being also premixed with a liquid phase
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    • C08G61/02—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C08G61/04—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms
    • C08G61/06—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms prepared by ring-opening of carbocyclic compounds
    • C08G61/08—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms prepared by ring-opening of carbocyclic compounds of carbocyclic compounds containing one or more carbon-to-carbon double bonds in the ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L65/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G2261/40—Polymerisation processes
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    • C08G2261/418—Ring opening metathesis polymerisation [ROMP]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2365/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing highly filled trans-polyoctenamer-graphene composite material, the highly-filled trans-polyoctenamer-graphene composite material itself and its use.
  • each carbon atom in graphene is covalently linked to 3 neighboring atoms via a sigma bond.
  • the C,C bond distance is 142 pm.
  • the atoms are sp 2 hybridized, the sigma bonds are in one plane. Accordingly, graphene has a planar structure.
  • a partially filled p z orbital remains on each atom. These p z orbitals are orthogonal to the bonding plane and form a delocalized pi-electron system, which largely determines the electronic properties of graphene.
  • the unit cell consists of 2 carbon atoms at positions (0, 0) and (a/3, 2b/3) respectively.
  • the atomic density is thus 38.2 nm 2 .
  • graphene material means material or materials according to ISO/TS 80004-13, namely graphene
  • Reduced graphene oxide and also carbon blacks, carbon nano-tubes, or a mixture of these materials.
  • Graphene materials are used in a variety of technical fields.
  • WO 2015/055252 A1 discloses vinylsilanes which can be used in rubber mixtures containing graphene materials, for example in the production of tires.
  • Dust and bacteria repellent aqueous coating materials for glass doors are presented in CN 104342003 A.
  • Graphene among other things, is used in the production of these coating materials.
  • CN 105056879 A teaches how mechanical properties of asphalt can be improved by a composition containing polyester fibers and graphene.
  • Graphene material is also used to prevent rot in building materials. According to the teaching of CN 108947394 A, modified graphene oxide is incorporated into Portland cement along with other materials.
  • WO 2019/145307 A1 discloses polymeric compositions containing inorganic nanoparticles and their use in lubricants on metallic surfaces. Graphene, among other things, is used as a nanoparticle.
  • Graphene materials are commercially available as powders and often have very low bulk densities, ranging somewhere between 2 and 400 g/l. In addition to the low bulk densities, most graphene materials also have poor pourability or develop a high dust content when poured. This leads to poor manageability, problems Weighing and dosing and must also be viewed critically from the point of view of environmental protection and occupational safety.
  • the object of the present invention was therefore to provide a method with which a material can be produced from polyoctenamers and a filler which has an adjustable, preferably high degree of filling with this filler.
  • the invention relates to a method for producing trans-polyoctenamer-graphene composite material by carrying out the steps a - d: a) dissolving the trans-polyoctenamer in at least one organic solvent, a polymer solution of the trans-polyoctenamer being obtained, and then b) introducing graphene material into this polymer solution with inputs of power, a trans-polyoctenamer graphene reaction solution being obtained, and then c) precipitating this reaction solution in at least one further solvent, or removing the solvent or solvents used in step a by drying the reaction solution, a reaction product being obtained, and then d) drying the reaction product, the trans-polyoctenamer-graphene composite material is obtained, or by carrying out steps e and f: e) subjecting trans-polyoctenamer to a ring-opening metathesis polymerization, and subsequently or simultaneously f) graphene material and at least one solvent and at least one catalyst
  • the method according to the invention has the advantage of being very easy to carry out and thus achieving a composite material which is highly filled.
  • no high shearing forces are required to produce the composite material. Nevertheless, extraordinarily high filling levels with high dispersion quality are achieved.
  • the subject of the invention is also the trans-polyoctenamer-graphene composite material, characterized by
  • the result of the determination of the dust number is the mass of dust that the dust generation device releases from the sample with standard settings.
  • the standard settings according to DIN 55992-1 are selected:
  • the sample can be, for example, the graphene material used in step b or f, or the sample can be the trans-polyoctenamer-graphene composite material produced according to the invention or according to the invention.
  • the mass of dust released by the dust generation device from the weight with standard settings is related to the weight and given in % by weight.
  • the degree of filling is determined gravimetrically within the scope of the invention by dissolving the trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or produced according to the invention in toluene with stirring for 5 hours using a magnetic stirrer.
  • the solution thus obtained is filtered through a Buchner funnel with a paper filter.
  • the material retained on the paper filter comprises graphene material and residual solvent.
  • This material is dried on the paper filter in an oven at 50°C under ambient air and normal pressure at 1013 hPa and weighed.
  • the mass obtained and weighed in this way is related to the sum of the mass fractions of trans-polyoctenamer and graphene material and is the degree of filling given in % by weight.
  • trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or produced according to the invention with the above-mentioned high degrees of filling has considerably more interesting technical applications open to it than mere waste material.
  • the invention also relates to the use of the trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or obtained according to the invention in the automotive sector, in heat exchangers, in housings, encapsulations, plain bearings, in 3D print heads for heat dissipation, injection molded components, electronic applications, hose systems, membranes, fuel cells, Cable systems, indoor and sports clothing, EM protection, orthopedics.
  • trans-polyoctenamer is abbreviated to “TOR”.
  • TOR trans-polyoctenamer
  • a trade name for TOR is Vestenamer ® , available from Evonik Operations GmbH, Essen.
  • the organic solvent can be selected from hexane, chlorobenzene, toluene, carbon tetrachloride, dichloromethane or a mixture of these solvents. Additionally or alternatively, the solution can be prepared by stirring for a period of time preferably from 0.1 to 1 hour.
  • organic solvent with the simultaneous input of power. Furthermore, it is preferred to thermostat during the preparation of the polymer solution of the trans-polyoctenamer in step a by dissipating unwanted heat.
  • organic solvents that are non-polar are suitable. Such solvents are known to those skilled in the art.
  • step b breaks up the aggregates of the graphene material. Fragments obtained in this way are coated with the trans-polyoctenamer. Thus, the trans-polyoctenamer graphene reaction solution is obtained.
  • step b of the method according to the invention can be advantageous, in step b of the method according to the invention, to incorporate the graphene material into the polymer dispersion using tools selected from ultrasound, bead mill, Dispermat, kneader, extruder, three-roll mill, Ultra Turrax, wet-jet mill, conching Apparatus, high-shear mixer, preferably high-speed mixer, high-speed mixer, thermomixer, or a combination of these aids, and/or with inputs of power in the form of thermal energy, microwave radiation, and/or infrared radiation, with this energy having a mass-specific power of 10 to 400 W/kg, the mass being the sum of polymer dispersion and graphene material, and the power being input for 0.1 to 99 hours, preferably for 0.1-6 hours, particularly preferably for 3 to 6 hours becomes.
  • tools selected from ultrasound, bead mill, Dispermat, kneader, extruder, three-roll mill, Ultra Turrax, wet-jet mill, con
  • power is understood within the scope of the invention to mean the sum of the powers of input energies.
  • step b it can also be advantageous to dissipate unwanted thermal energy that arises depending on the initial state of the graphene material introduced.
  • the graphene material can be in the form of a powder or pellet, for example. Appropriate measures for thermostatting are known to those skilled in the art.
  • the proportion by weight of graphene material is preferably 99-1% by weight and the proportion by weight of trans-polyoctenamer is 1-99% by weight, the sum of the proportions by weight being 100% by weight.
  • the reaction solution can be precipitated in a polar solvent, preferably using alcohol or water, more preferably using methanol or ethanol, most preferably using ethanol, and/or the organic solvent or solvents used in step a can be used under reduced pressure , preferably under vacuum.
  • step a it is also preferred to allow the organic solvent used in step a to evaporate under ambient conditions (20°C, 1013 hPa). Furthermore, it can be advantageous to remove the organic solvent used in step a by means of freeze drying. Alternatively, liquid nitrogen or dry ice, preferably dry ice, can also be used. A cryomilling process can be used.
  • the reaction product can be dried under vacuum or by means of spray drying or in ambient air or in a heated oven. This removes any remaining solvents.
  • Desiccants are preferably silicic acids or silica.
  • the solvent can be selected from benzene, hexane, heptane, octane, toluene, cyclohexane, methylcaclohexane, isopropylcyclohexane, paraffin oil, methyl chloride, trichlorethylene, perchlorethylene, petroleum, cyclic olefin monomers, decalin, kerosene, desulfurized kerosene, or a mixture of these solvents. Cyclooctene, cyclooctadiene can be used with particular preference. Additionally or alternatively, the catalyst may be selected from tungsten catalyst, preferably Schrock catalyst, or ruthenium-based catalyst, preferably Grubbs-Hoveyda.
  • steps e and f are carried out in the method according to the invention, after or during the implementation of the ring-opening metathesis polymerization, from 1 to 99% by weight of graphene material, particularly preferably from 50 to 90% by weight, very particularly preferably from 70 up to 90% by weight of graphene material are used, the proportions by weight being based on the product or product mixture obtained according to the ROMP and the graphene material, the sum of which is 100% by weight.
  • Particular preference can be given to using such solvents in step f in which the solubility of the trans-polyoctenamer is used. Such solvents are known to those skilled in the art.
  • Step f can be carried out in batches.
  • the fine structure of the inventive trans-polyoctenamer-graphene composite material in feature D preferably occurs at wave numbers from 1300 to 2100 cnr 1 and from 3650 to 3900 cnr 1 , particularly preferably in the range from 1300 to 2100 cnr 1 .
  • the trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or produced according to the invention can preferably have a degree of filling of 15 to 99.9% by weight, more preferably from 15 to 70% by weight, more preferably from 30 to 99.9% by weight. , further preferably from 50 to 99.9% by weight, further preferably from 75.1 to 99.9% by weight, particularly preferably from 15 to 70% by weight.
  • the trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or produced according to the invention has a dust number in the range from 0.004 to 0.01% by weight with a filling level of 15 to 70% by weight.
  • the IR absorption spectrum of the trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or obtained according to the invention is based on the graphene material used in step b or f and based on the trans-polyoctenamer used in step a or e.
  • the IR absorption spectrum of the composite material according to the invention or obtained according to the invention preferably has additional absorption bands in the range from 1500 to 1650 cnr 1 and/or in the range from 1700 to 1800 cnr 1 . Furthermore, the IR absorption spectrum of the composite material according to the invention or obtained according to the invention preferably has suppressed absorption bands in the range from 1000 to 1400 cnr 1 . This composite material particularly preferably has suppressed absorption bands in the range from 1000 to 1400 cnr -1 and additional absorption bands in the range from 1500 to 1650 cnr -1 and in the range from 1700 to 1800 cnr -1 .
  • the invention also relates to the use of the trans-polyoctenamer-graphene composite material according to the invention or obtained according to the invention
  • Automotive sector in heat exchangers, in housings, encapsulations, plain bearings, in 3D print heads for heat dissipation, in injection molded components, electronic applications, hose systems, membranes, fuel cells, cable systems, indoor and sports clothing, for EM protection, in orthopedics.
  • thermoplastics selected from standard thermoplastics, preferably PE, PP, PS, PVC, alpha-olefins, butadiene derivatives, in engineering thermoplastics, preferably PET, PMMA, PC, POM, PA, PC, PBT, PEBA , TPU, PU, TPE, in high-performance thermoplastics, preferably PPS, PEEK, PES, PI, PEI, in copolymers, elastomers, preferably silicones, more preferably RTV, HTV, LSR, HCR, acrylates, poly- and oligosiloxane-containing paste, in polyurethanes, rubbers, preferably SBR, BR, natural rubber, polybutadiene, functionalized polybutadienes, thermoplastic polyurethane, in duromers, preferably polyurethanes, polyester resins, phenolic resins, epoxy resins, acrylate resins, silicone resins, in solvents, preferably aprotic-nonpolar, a
  • Example 1 Trans-polyoctenamer-graphene composite of TOR and graphene nanoplatelets
  • trans-polyoctenamer graphene composites were prepared by first dissolving trans-polyoctenamer in toluene.
  • the example could also be carried out with hexane.
  • the degree of filling of the composite material obtained according to the invention was then determined at the various weight fractions of TOR and graphene material by in each case placing the trans-polyoctenamer-graphene composite material in toluene with stirring 5 hours was dissolved using a magnetic stirrer. The solution obtained in each case was filtered through a Buchner funnel with a paper filter. The material retained on the paper filter comprised graphene material and residual solvent. This material was dried on the paper filter in an oven at 50°C under ambient air and normal pressure at 1013 hPa and weighed. The degree of filling was calculated from the percentage by weight of the mass obtained and weighed in this way to the sum of the mass fractions of trans-polyoctenamer and graphene material.
  • Figure 2 shows the IR absorption spectra as a function of wavenumber for TOR in dotted line, the graphene material in dashed line and the composite material according to the invention in the case of the ratio TOR:graphene of 10:90 in solid line.
  • Figure 3 shows the same IR absorption spectrum as Figure 2, but excluding the composite material of the invention in the case of the TOR:graphene ratio of 10:90, where the wavenumbers of the discrete fine structure in the ranges from 1382 to 1921 cnr 1 and 3650 to 3900 cnr 1 are emphasized.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial mit hohem Füllgrad, das hoch gefüllte trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial selbst und dessen Verwendung.

Description

Hoch gefülltes trans-Polvoktenamer-Graphen-Verbundmaterial. Verfahren zu dessen
Herstellung und dessen Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterial mit hohem Füllgrad, das hoch gefüllte trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterial selbst und dessen Verwendung.
Über Graphen, dessen Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen finden sich in der Fachliteratur ausführliche Abhandlungen, z.B. bei Römpp online, https://roempp.thieme.de/lexicon/RD-07-02758.
Analog zum Graphit ist jedes Kohlenstoff-Atom im Graphen über eine Sigma-Bindung mit 3 Nachbaratomen kovalent verknüpft. Der C,C-Bindungsabstand beträgt 142 pm. Die Atome sind sp2-hybridisiert, die Sigma-Bindungen liegen in einer Ebene. Demnach besitzt Graphen eine planare Struktur. An jedem Atom verbleibt ein teilgefülltes pz-Orbital. Diese pz-Orbitale stehen orthogonal zur Bindungsebene und formen ein delokalisiertes Pi-Elektronensystem, welches maßgeblich die elektronischen Eigenschaften des Graphens bestimmt.
Kristallographisch kann Graphen durch zwei äquivalente Subgitter mit den Vektoren der Einheitszelle a = b = 0,246 nm beschrieben werden, welche einen Zwischenwinkel von 60° aufspannen. Die Einheitszelle besteht aus 2 Kohlenstoff-Atomen jeweils an den Positionen (0, 0) und (a/3, 2b/3). Die Atomdichte beträgt damit 38,2 nm 2.
Unter „Graphen-Material“ wird im Rahmen der Erfindung Material oder Materialien gemäß ISO/TS 80004-13, nämlich Graphen,
Graphenic carbon materials,
Mono-, Bi- and Trilayergraphene,
Epitaxial graphene, - Exfoliated graphene,
Few-layer graphene,
Multi-layer graphene,
Few-layered nanoribbons,
Graphene nanoplate, - Graphene nanoplatelet,
Graphene nanosheet,
Graphene microsheet,
Graphene nanoflakes,
Graphene nanoribbon, - Graphene oxide, Graphene oxide nanosheet,
Multi-layergraphene oxide,
Graphene quantum dot,
Graphite, - Graphite nanoplate,
Graphite nanosheet,
Graphite nanoflake,
Graphite oxide,
Reduced graphene oxide, und außerdem Ruße, Carbon nano-Tubes, oder ein Gemisch dieser Materialien verstanden.
Graphen-Materialien kommen in einer Vielzahl technischer Bereiche zur Anwendung.
In WO 2015/055252 A1 werden Vinylsilane offenbart, die in Graphen-Materialien aufweisenden Gummimischungen zum Beispiel bei der Herstellung von Reifen eingesetzt werden können.
Staub und Bakterien abweisende wässrige Beschichtungsmaterialien für Glastüren werden in CN 104342003 A vorgestellt. Bei der Herstellung dieser Beschichtungsmaterialien wird unter anderem Graphen eingesetzt.
Wie mechanische Eigenschaften von Asphalt durch eine Polyesterfasern und Graphen enthaltende Zusammensetzung verbessert werden können, lehrt CN 105056879 A.
Bei der Herstellung vulkanisierter Gummimischungen können Konzentrate eingesetzt werden, die neben anderen Materialien Graphen und Sulfonamide enthalten. Solche Konzentrate und deren Herstellverfahren sind in CN 107459717 A offenbart.
Auch zur Fäulnisverhütung in Baustoffen wird Graphen-Material eingesetzt. Entsprechend der Lehre von CN 108947394 A wird in Portland Zement neben anderen Materialien modifiziertes Graphenoxid eingearbeitet.
WO 2019/145307 A1 offenbart polymere, anorganische Nano-Partikel aufweisende Zusammensetzungen und deren Verwendung in Gleit- und Schmiermitteln auf metallischen Flächen. Als Nano-Partikel wird u.a. Graphen eingesetzt.
Graphen-Materialien sind kommerziell als Pulver erhältlich und besitzen oft sehr niedrige Schüttdichten, etwa im Bereich zwischen 2 und 400 g/l. Neben den geringen Schüttdichten weisen die meisten Graphen-Materialien auch eine schlechte Rieselfähigkeit auf bzw. entwickeln einen hohen Staubgehalt beim Schütten. Dies führt zu schlechter Handhabbarkeit, Problemen bei Einwaage und Dosierung und ist auch unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes und der Arbeitssicherheit kritisch zu betrachten.
Die schlechte Handhabbarkeit zeigt sich beispielsweise bei der Einarbeitung der Pulver in elastomeren Systemen, wie es beim Kneten von Gummi der Fall ist: Um einen guten gefüllten Gummi-Compound herzustellen, kommt es auf den richtigen Zeitpunkt und die Zeitdauer der Einarbeitung von pulvrigen Füllstoffen an. Diese werden mittels Trichter in die Mischkammer geschüttet und dann durch einen pneumatischen Stempel in Richtung sich drehender Walzen gedrückt. Die bei einem solchen Mischprozess einwirkenden Scherkräfte brechen Agglomerate des Füllstoffes auf und tragen so zu seiner Verteilung bei. Der maximal erreichbare Füllgrad wird daher maßgeblich von den einwirkenden Scherkräften bestimmt.
Doch ist bei besonders weichen Polymermischungen mit geringer Viskosität das Erreichen bzw. Kontrollieren hoher Füllgrade schwer zu bewältigen, denn je geringer die Viskosität des Polymers oder der Polymermischung ist, desto geringer sind die Scherkräfte, die für die Realisierung gewünschter Füllgrade aufgebaut werden können. Einen Extremfall stellt die Kautschukklasse der Polyoctenamere dar. Diese weisen im Mischprozess eine derart geringe Viskosität auf, dass eine Verwendung als Basispolymer für gefüllte Mischungen nicht möglich ist.
Beispielsweise sind mit konventionellen Compoundiermethoden, typischerweise mittels Walzen, Innenmischer oder Extruder, maximal 75 % Füllgrad erreichbar. Dieser nach dem Wissen der Erfinder bislang höchste erreichte Füllgrad wird zum Beispiel mit Schwefel als Füllstoff realisiert. Gefüllte Polyoctenamere werden somit im heutigen Stand der Technik ausschließlich als Verschnittkomponente von Compounds eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines Verfahrens, mit welchem aus Polyoctenameren und einem Füllstoff ein Material hergestellt werden kann, das einstellbare, vorzugsweise hohe Füllgrade an diesem Füllstoff aufweist.
Überraschend wurde ein Verfahren gefunden, das mit Graphen-Material als Füllstoff diese Aufgabe löst.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterial, indem man die Schritte a - d ausführt: a) trans-Polyoktenamer in zumindest einem organischen Lösungsmittel lösen, wobei eine Polymer-Lösung des trans-Polyoktenamer erhalten wird, und anschließend b) in diese Polymer-Lösung Graphen-Material unter Einträgen von Leistung einbringen, wobei eine trans-Polyoktenamer-Graphen-Reaktionslösung erhalten wird, und anschließend c) diese Reaktionslösung in zumindest einem weiteren Lösungsmittel ausfällen, oder das oder die im Schritt a eingesetzte oder eingesetzten Lösungsmittel durch Trocknen der Reaktionslösung entfernen, wobei ein Reaktionsprodukt erhalten wird, und anschließend d) das Reaktionsprodukt trocknen, wobei das trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial erhalten wird, oder indem man die Schritte e und f ausführt: e) trans-Polyoktenamer einer ringöffnenden Metathesepolymerisation unterziehen, und anschließend oder gleichzeitig f) Graphen-Material und zumindest ein Lösungsmittel und zumindest einen Katalysator auf Basis von Wolfram, Rhuthenium, und/oder Molybdän dazugeben, wobei eine Reaktionslösung erhalten wird, die das trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, sehr einfach durchführbar zu sein und damit ein Verbundmaterial zu erzielen, das hoch gefüllt ist. Außerdem sind im Vergleich zur klassischen Kunststoff- und Kautschukcompoundiertechnik keine hohen Scherkräfte zur Herstellung des Verbundmaterials nötig. Dennoch werden außergewöhnlich hohe Füllgrade mit hoher Dispergiergüte erreicht.
Daher ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung das trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial, gekennzeichnet durch
A) einen Füllgrad an Graphen-Material von 15 bis 99,9 Gew.-%, wobei der Füllgrad auf die Summe der Massenanteile trans-Polyoktenamer und Graphen-Material bezogen ist und die Summe 100 Gew.-% beträgt, und
B) eine Staubzahl von 0,002 bis 1 Gew.-%, falls der Füllgrad von 15 bis 70 Gew.-% beträgt, und/oder
C) unterdrückten und/oder zusätzlichen Absorptionsbanden im IR Absorptionsspektrum im Bereich von 500 - 1900 cnr1 bezogen auf das IR Absorptionsspektrum jeweils des trans- Polyoctenamer und des Graphen-Materials, und/oder
D) eine Aufspaltung des Absorptionspeaks der der C=C Doppelbindung zugehörigen Schwingungsmoden in eine diskrete Feinstruktur im Wellenzahlen Bereich von 1300 bis 3900 cnr1. Es wird eine Peak-Feinstruktur Aufspaltung im IR Spektrum beobachtet. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, sind die Erfinder der Ansicht, dass zumindest einige Peaks zur C=C Doppelbindungsschwingung gehören, welche vermutlich im Verbundmaterial anders als im reinen Graphen-Material bzw. im TOR koppeln. Dadurch erscheint eine diskrete Feinstruktur im IR Absorptionsspektrum des Verbundmaterials. Die Staubzahl wird im Rahmen der Erfindung mit einem Staubentwicklungsgerät Heubach Dustmeter Typ I im Rotationsverfahren gemäß DIN 55992 (Ausgabe Juni 2006) bestimmt, schematisch gezeigt in Abbildung 1. Die baulichen Einzelheiten dieses Gerätes sind dem Fachmann bekannt.
Das Resultat der Bestimmung der Staubzahl ist die Masse an Staub, die das Staubentwicklungsgerät bei Standardeinstellungen aus der Einwaage freisetzt. Im Rahmen der Erfindung sind die Standardeinstellungen laut DIN 55992-1 gewählt:
• 30 Umdrehungen/min
• 20 L/min Luftstrom
• 100 L
• 5 min
Die Einwaage kann beispielsweise das Graphen-Material sein, das in Schritt b oder f eingesetzt wird, oder die Einwaage kann das erfindungsgemäß hergestellte oder erfindungsgemäße trans- Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial sein.
Die von dem Staubentwicklungsgerät aus der Einwaage bei Standardeinstellungen freigesetzte Masse an Staub wird auf die Einwaage bezogen und in Gew.-% angegeben.
Der Füllgrad wird im Rahmen der Erfindung gravimetrisch bestimmt, indem das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial in Toluol unter Rühren während 5 Stunden mittels Magnetrührer gelöst wird. Die so erhaltene Lösung wird über einen Büchnertrichter mit Papierfilter filtriert. Das auf dem Papierfilter zurück gehaltene Material weist Graphen-Material und Reste an Lösungsmittel auf. Dieses Material wird auf dem Papierfilter in einem Ofen bei 50 °C unter Umgebungsluft und Normaldruck bei 1013 hPa getrocknet und ausgewogen. Die so erhaltene und ausgewogene Masse wird auf die Summe der Massenanteile trans-Polyoktenamer und Graphen-Material bezogen und ist der in Gew.-% angegebene Füllgrad.
Dem erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß hergestellten trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterial mit oben erwähnten hohen Füllgraden stehen erheblich interessantere technische Anwendungen offen, als bloßes Verschnittmaterial.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung des erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß erhaltenen trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterials im Automobilbereich, bei Wärmetauschern, in Gehäusen, Verkapselungen, Gleitlagern, in 3D- Druckköpfen zur Wärmeabführung, Spritzgussbauteilen, Elektronikanwendungen, Schlauchsystemen, Membranen, Brennstoffzellen, Kabelsystemen, Bekleidung im Indoor und Sportbereich, EM-Schutz, Orthopädie.
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert. Im Rahmen der Erfindung wird trans-Polyoktenamer mit „TOR“ abgekürzt. Ein Handelsname für TOR ist Vestenamer®, erhältlich bei Evonik Operations GmbH, Essen.
Im Schritt a des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das organische Lösungsmittel ausgewählt sein aus Hexan, Chlorbenzol, Toluol, Tetrachlormethan, Dichlormethan oder einem Gemisch dieser Lösungsmittel. Zusätzlich oder alternativ kann die Lösung während einer Zeitdauer vorzugsweise von 0,1 bis 1 Stunde durch Rühren hergestellt werden.
Es kann vorteilhaft sein, das organische Lösungsmittel unter gleichzeitiger Eintragung von Leistung einzubringen. Weiterhin ist es bevorzugt, während der Herstellung der Polymer-Lösung des trans- Polyoktenamer im Schritt a zu thermostatisieren, indem unerwünschte Wärme abgeleitet wird. Im Allgemeinen sind alle organischen Lösungsmittel geeignet, die unpolar sind. Solche Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt.
Das Einträgen von Energie im Schritt b bricht die Aggregate des Graphen-Materials auf. Dadurch erhaltene Bruchstücke werden mit dem trans-Polyoktenamer überzogen. Somit wird die trans- Polyoktenamer-Graphen-Reaktionslösung erhalten.
Es kann vorteilhaft sein, im Schritt b des erfindungsgemäßen Verfahrens das Graphen-Material in die Polymer-Dispersion unter Einsatz von Hilfsmitteln ausgewählt aus Ultraschall, Perlmühle, Dispermat, Kneter, Extruder, Dreiwalzen-Stuhl, Ultra Turrax, Wet-Jet Mühle, Conchier-Apparatur, Hochscher-Mischer, bevorzugt Highspeed-Mixer, Hochgeschwindigkeitsmischer, Thermomixer, oder einer Kombination dieser Hilfsmittel einzubringen, und/oder unter Einträgen von Leistung in Form von Wärmeenergie, Mikrowellenstrahlung, und/oder Infrarotstrahlung, wobei diese Energie mit einer massenspezifischen Leistung von 10 bis 400 W/kg, wobei die Masse die Summe aus Polymer-Dispersion und Graphen-Material ist, und wobei die Leistung während 0,1 bis 99 Stunden, bevorzugt während 0,1 - 6 Stunden, besonders bevorzugt während 3 bis 6 Stunden eingetragen wird.
Werden mehrere Energieformen eingesetzt, wird im Rahmen der Erfindung unter Leistung die Summe der Leistungen eingetragener Energien verstanden.
Im Schritt b kann es ebenfalls vorteilhaft sein, unerwünschte Wämeenergie abzuführen, die abhängig vom Ausgangszustand des eingebrachten Graphen-Materials entsteht. Das Graphen- Material kann beispielsweise als Pulver oder Pellet vorliegen. Entsprechende Maßnahmen der Thermostatisierung sind dem Fachmann bekannt.
Vorzugsweise beträgt in dem Verfahren der Gewichtsanteil Graphen-Material von 99 - 1 Gew.-% und der Gewichtsanteil trans-Polyoktenamer von 1 - 99 Gew.-%, wobei die Summe der Gewichtsanteile 100 Gew.-% ist. Im Schritt c des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Reaktionslösung in einem polaren Lösungsmittel ausgefällt werden, vorzugsweise mittels Alkohol oder Wasser, besonders bevorzugt mittels Methanol oder Ethanol, ganz besonders bevorzugt mittels Ethanol, und/oder das oder die im Schritt a eingesetzten organischen Lösungsmittel können mittels Unterdrück, vorzugsweise unter Vakuum, entfernt werden.
Es ist ebenfalls bevorzugt, das im Schritt a eingesetzte organische Lösungsmittel unter Umgebungsbedingungen (20 °C, 1013 hPa) verdampfen zu lassen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, das im Schritt a eingesetzte organische Lösungsmittel mittels Gefriertrocknung zu entziehen. Alternativ kann auch flüssiger Stickstoff oder Trockeneis, vorzugsweise Trockeneis eingesetzt werden. Dabei kann ein Kryomahlverfahren angewandt werden.
Im Schritt d des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Reaktionsprodukt unter Vakuum oder mittels Sprühtrocknung oder in Umgebungsluft oder Heizofen getrocknet werden. Dadurch werden etwa noch vorhandene Lösungsmittel entfernt. Trocknungsmittel sind vorzugsweise Kieselsäuren oder Silica.
Die ringöffnende Metathesepolymerisation im Schritt e des Verfahrens ist dem Fachmann bekannt. Sie ist ausführlich in der Dissertation von Melanie Anselm, Universität Freiburg, erläutert: „Polyethylen- und Polyoctenamer-Nanokomposite durch katalytische Polymerisation in Gegenwart von funktionalisierten Graphenen“, 2012, Deutsche Nationalbibliothek, Order Nr. 1123472696. Diese ringöffnende Metathesepolymerisation wird im Rahmen der Erfindung mit „ROMP“ abgekürzt.
In dem Schritt f des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Lösungsmittel ausgewählt sein aus Benzol, Hexan, Heptan, Oktan, Toluol, Cyclohexan, Methylcaclohexan, Isopropylcyclohexan, Paraffinöl, Methylchlorid, Trichlorethylen, Perchlorethylen, Petroleum, zyklische Olefinmonomere, Decalin, Kerosin, entschwefeltes Kerosin, oder ein Gemisch dieser Lösungsmittel. Besonders bevorzugt kann oder können Cycloocten, Cyclooctadien eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Katalysator ausgewählt sein aus Wolfram-Katalysator, vorzugsweise Schrock- Katalysator, oder auf Ruthenium basierenden Katalysator, vorzugsweise Grubbs-Hoveyda.
Falls in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte e und f durchgeführt werden, kann nach oder während der Durchführung der ringöffnenden Metathesepolymerisation von 1 bis 99 Gew.-% Graphen-Material, besonders bevorzugt von 50 bis 90 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 70 bis 90 Gew.-% Graphen-Material eingesetzt werden, wobei die Gewichtsanteile auf das nach der ROMP erhaltene Produkt oder Produktgemisch und das Graphen-Material bezogen sind, deren Summe 100 Gew.-% beträgt. Besonders bevorzugt können im Schritt f solche Lösungsmittel eingesetzt werden, bei denen die Löslichkeit des trans-Polyoktenamers genutzt wird. Solche Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Der Schritt f kann batchweise durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial ist gekennzeichnet durch
A) einen Füllgrad an Graphen-Material von 15 bis 99,9 Gew.-%, wobei der Füllgrad auf die Summe der Massenanteile trans-Polyoktenamer und Graphen-Material bezogen ist und die Summe 100 Gew.-% beträgt, und
B) eine Staubzahl von 0,002 bis 1 Gew.-%, falls der Füllgrad von 15 bis 70 Gew.-% beträgt, und/oder
C) unterdrückte und/oder zusätzliche Absorptionsbande im IR Absorptionsspektrum im Bereich von 500 - 1900 cnr1 bezogen auf das IR Absorptionsspektrum jeweils des trans- Polyoctenamer und des Graphen-Materials, und/oder
D) eine Aufspaltung des Absorptionspeaks der der C=C Doppelbindung zugehörigen Schwingungsmoden in eine diskrete Feinstruktur im Wellenzahlen Bereich von 1300 bis 3900 cnr1.
Vorzugsweise tritt die Feinstruktur des erfindungsgemäßen trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterials im Merkmal D bei Wellenzahlen von 1300 bis 2100 cnr1 und von 3650 bis 3900 cnr1 auf, besonders bevorzugt im Bereich von 1300 bis 2100 cnr1.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte trans- Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial einen Füllgrad von 15 bis 99,9 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 15 bis 70 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 30 bis 99,9 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 50 bis 99,9 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 75,1 bis 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 70 Gew.-% aufweisen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte trans- Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial eine Staubzahl im Bereich von 0,004 bis 0,01 Gew.-% bei einem Füllgrad von 15 bis 70 Gew.-% aufweist.
Das IR Absorptionsspektrum des erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß erhaltenen trans- Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterials wird bezogen auf das Graphen-Material, welches eingesetzt ist im Schritt b oderf, und bezogen auf das trans-Polyoktenamer, eingesetzt in dem Schritt a oder e.
Vorzugsweise weist das IR Absorptionsspektrum des erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß erhaltenen Verbundmaterials zusätzliche Absorptionsbande im Bereich von 1500 bis 1650 cnr1 und/oder im Bereich von 1700 bis 1800 cnr1 auf. Weiterhin bevorzugt weist das IR Absorptionsspektrum des erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß erhaltenen Verbundmaterials unterdrückte Absorptionsbande im Bereich von 1000 bis 1400 cnr1 auf. Besonders bevorzugt weist dieses Verbundmaterial unterdrückte Absorptionsbande im Bereich von 1000 bis 1400 cnr1 auf und zusätzliche Absorptionsbande im Bereich von 1500 bis 1650 cnr1 und im Bereich von 1700 bis 1800 cnr1 auf.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung des erfindungsgemäßes oder erfindungsgemäß erhaltenen trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterials im
Automobilbereich, bei Wärmetauschern, in Gehäusen, Verkapselungen, Gleitlagern, in 3D- Druckköpfen zur Wärmeabführung, in Spritzgussbauteilen, Elektronikanwendungen, Schlauchsystemen, Membranen, Brennstoffzellen, Kabelsystemen, Bekleidung im Indoor und Sportbereich, beim EM-Schutz, in der Orthopädie.
Bevorzugte Verwendungsmöglichkeiten sind in thermoplastischen Kunststoffen, ausgewählt aus Standard-Thermoplaste, vorzugsweise PE, PP, PS, PVC, alpha-Olefine, Butadien-Derivate, in technischen Thermoplasten, vorzugsweise PET, PMMA, PC, POM, PA, PC, PBT, PEBA, TPU, PU, TPE, in Hochleistungs-Thermoplasten, vorzugsweise PPS, PEEK, PES, PI, PEI, in Copolymerisaten, Elastomeren, vorzugsweise Siliconen, weiter bevorzugt RTV, HTV, LSR, HCR, Acrylate, poly- und Oligosiloxane enthaltende Paste, in Polyurethanen, Kautschuken, vorzugsweise SBR, BR, Naturkautschuk, Polybutadien, funktionalisierte Polybutadiene, thermoplastisches Polyurethan, in Duromeren, vorzugsweise Polyurethanen, Polyesterharzen, Phenolharzen, Epoxidharzen, Acrylatharzen, Silikonharzen, in Lösungsmitteln, vorzugsweise aprotisch-unpolaren, aprotisch-polaren, protischen Lösungsmitteln, in Ölen, vorzugsweise Mineralölen, Silikonölen, Prozessierölen.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft erläutert. Beispiel 1. Trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial aus TOR und Graphen- Nanoplatelets
Es wurden verschiedene trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterialien hergestellt, indem zunächst trans-Polyoktenamer in Toluol gelöst wurde. Alternativ und mit den gleichen Resultaten konnte das Beispiel auch mit Hexan durchgeführt werden.
Anschließend wurden verschiedene Anteile an Graphen-Nanoplatelets eingebracht, wobei jeweils eine trans-Polyoktenamer-Graphen-Reaktionslösung erhalten wurde. Anschließend wurde unter Einträgen von Leistung mittels einer Ultraschallsonotrode, wobei diese Energie mit einer massenspezifischen Leistung von 10 bis 400 W/kg konstant eingetragen wurde, gerührt. Anschließend wurden diese Reaktionslösungen jeweils in Ethanol ausgefällt, und das jeweils erhaltene Reaktionsprodukt getrocknet, wobei jeweils trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterial erhalten wurde. Alternativ und mit den gleichen Resultaten konnte das Beispiel auch mit dem Methanol durchgeführt werden. Anschließend wurde der Füllgrad des jeweils erfindungsgemäß erhaltenen Verbundmaterials, in der Tabelle 1 als „TOR-GBM Masterbatch“ bezeichnet, bei den verschiedenen Gewichtsanteilen an TOR und Graphen-Material bestimmt, indem jeweils das trans-Polyoktenamer-Graphen- Verbundmaterial in Toluol unter Rühren während 5 Stunden mittels Magnetrührer gelöst wurde. Die jeweils erhaltene Lösung wurde über einen Büchnertrichter mit Papierfilter filtriert. Das auf dem Papierfilter zurück gehaltene Material wies Graphen-Material und Reste an Lösungsmittel auf. Dieses Material wurde auf dem Papierfilter in einem Ofen bei 50 °C unter Umgebungsluft und Normaldruck bei 1013 hPa getrocknet und ausgewogen. Der Füllgrad errechnete sich aus dem prozentualen Gewichtsanteil der so erhaltenen und ausgewogenen Masse an der Summe der Massenanteile trans-Polyoktenamer und Graphen-Material.
Die Resultate zeigt Tabelle 1.
Tabelle 1. trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial „TOR-GBM Masterbatch“ mit verschiedenen Füllgraden.
Die Abbildung 2 zeigt die IR Absorptionsspektren als Funktion der Wellenzahl, und zwar von TOR in punktierter Linie, des Graphen-Materials in gestrichelter Linie bzw. des erfindungsgemäßen Verbundmaterials im Falle des Verhältnisses TOR:Graphen von 10:90 in durchgezogener Linie. Die Abbildung 3 zeigt das gleiche IR Absorptionsspektrum wie Abb. 2, jedoch ausschließlich des erfindungsgemäßen Verbundmaterials im Falle des Verhältnisses TOR:Graphen von 10:90, wobei die Wellenzahlen der diskreten Feinstruktur in den Bereichen von 1382 bis 1921 cnr1 und 3650 bis 3900 cnr1 hervorgehoben sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial, indem man die Schritte a - d ausführt: a) trans-Polyoktenamer in zumindest einem organischen Lösungsmittel lösen, wobei eine Polymer-Lösung des trans-Polyoktenamer erhalten wird, und anschließend b) in diese Polymer-Lösung Graphen-Material unter Einträgen von Leistung einbringen, wobei eine trans-Polyoktenamer-Graphen-Reaktionslösung erhalten wird, und anschließend c) diese Reaktionslösung in zumindest einem weiteren Lösungsmittel ausfällen, oder das oder die im Schritt a eingesetzte oder eingesetzten Lösungsmittel durch Trocknen der Reaktionslösung entfernen, wobei ein Reaktionsprodukt erhalten wird, und anschließend d) das Reaktionsprodukt trocknen, wobei das trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial erhalten wird, oder indem man die Schritte e und f ausführt: e) trans-Polyoktenamer einer ringöffnenden Metathesepolymerisation unterziehen, und anschließend oder gleichzeitig f) Graphen-Material und zumindest ein Lösungsmittel und zumindest einen Katalysator auf Basis von Wolfram, Rhuthenium, und/oder Molybdän dazugeben, wobei eine Reaktionslösung erhalten wird, die das trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei im Schritt a das organische Lösungsmittel ausgewählt ist aus Hexan, Chlorbenzol, Toluol, Tetrachlormethan, Dichlormethan oder einem Gemisch dieser Lösungsmittel, und/oder die Lösung während einer Zeitdauer vorzugsweise von 0,1 bis 1 Stunde durch Rühren hergestellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei im Schritt b das Graphen-Material in die Polymer-Dispersion unter Einsatz von Hilfsmitteln ausgewählt aus
Ultraschall, Perlmühle, Dispermat, Kneter, Extruder, Dreiwalzen-Stuhl, Ultra Turrax, Wet-Jet Mühle, Conchier-Apparatur, Hochscher-Mischer, bevorzugt Highspeed- Mixer, Hochgeschwindigkeitsmischer, Thermomixer, oder einer Kombination dieser Hilfsmittel eingebracht wird, und/oder unter Einträgen von Leistung in Form von Wärmeenergie, Mikrowellenstrahlung, und/oder Infrarotstrahlung, wobei diese Energie mit einer massenspezifischen Leistung von 10 bis 400 W/kg, wobei die Masse die Summe aus Polymer-Dispersion und Graphen-Material ist, und wobei die Leistung während 0,1 bis 99 Stunden, bevorzugt während 0,1 - 6 Stunden, besonders bevorzugt während 3 bis 6 Stunden eingetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Gewichtsanteil Graphen-Material von 99 - 1 Gew.-% und der Gewichtsanteil trans-Polyoktenamer von 1 - 99 Gew.-% beträgt, wobei die Summe der Gewichtsanteile 100 Gew.-% ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt c die Reaktionslösung in einem polaren Lösungsmittel ausgefällt wird, vorzugsweise mittels Alkohol oder Wasser ausgefällt wird, besonders bevorzugt mittels Methanol oder Ethanol, ganz besonders bevorzugt mittels Ethanol, und/oder das oder die im Schritt a eingesetzten organischen Lösungsmittel mittels Unterdrück, vorzugsweise unter Vakuum, entfernt wird oder werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt d das Reaktionsprodukt unter Vakuum oder mittels Sprühtrocknung oder in Umgebungsluft oder Heizofen getrocknet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei im Schritt f das Lösungsmittel ausgewählt ist aus Benzol, Hexan, Heptan, Oktan, Toluol, Cyclohexan, Methylcaclohexan, Isopropylcyclohexan, Paraffinöl, Methylchlorid, Trichlorethylen, Perchlorethylen, Petroleum, zyklische Olefinmonomere, Decalin, Kerosin, entschwefeltes Kerosin, oder ein Gemisch dieser Lösungsmittel, besonders bevorzugt Cycloocten, Cyclooctadien, und/oder der Katalysator ausgewählt ist aus Wolfram-Katalysator, vorzugsweise Schrock-Katalysator, oder auf Ruthenium basierenden Katalysator, vorzugsweise Grubbs-Hoveyda.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei nach der Durchführung oder während der ringöffnenden Metathesepolymerisation von 1 bis 99 Gew.-% Graphen-Material, besonders bevorzugt von 50 bis 90 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 70 bis 90 Gew.-% Graphen-Material eingesetzt wird, und die Gewichtsanteile auf das nach der ROMP erhaltene Produkt oder Produktgemisch und das Graphen-Material bezogen sind, deren Summe 100 Gew.-% beträgt.
9. trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial, gekennzeichnet durch
A) einen Füllgrad an Graphen-Material von 15 bis 99,9 Gew.-%, wobei der Füllgrad auf die Summe der Massenanteile trans-Polyoktenamer und Graphen-Material bezogen ist und die Summe 100 Gew.-% beträgt, und
B) eine Staubzahl von 0,002 bis 1 Gew.-%, falls der Füllgrad von 15 bis 70 Gew.-% beträgt, und/oder C) unterdrückten und/oder zusätzlichen Absorptionsbanden im IR Absorptionsspektrum im Bereich von 500 - 1900 cnr1 bezogen auf das IR Absorptionsspektrum jeweils des trans- Polyoctenamer und des Graphen-Materials, und/oder
D) eine Aufspaltung des Absorptionspeaks der der C=C Doppelbindung zugehörigen Schwingungsmoden in eine diskrete Feinstruktur im Wellenzahlen Bereich von 1300 bis 3900 cnr1.
10. trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterial nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Füllgrad von 15 bis 99,9 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 70 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 30 bis 99,9 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 50 bis 99,9 Gew.-%, weiterhin bevorzugt von 75,1 bis 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 15 bis 70 Gew.-%.
11. Verwendung des trans-Polyoktenamer-Graphen-Verbundmaterials gemäß Anspruch 9 oder 10 im Automobilbereich, bei Wärmetauschern, in Gehäusen, Verkapselungen, Gleitlagern, in 3D- Druckköpfen zur Wärmeabführung, Spritzgussbauteilen, Elektronikanwendungen, Schlauchsystemen, Membranen, Brennstoffzellen, Kabelsystemen, Bekleidung im Indoor und Sportbereich, EM-Schutz, Orthopädie.
12. Verwendung nach Anspruch 11 in thermoplastischen Kunststoffen, ausgewählt aus Standard-Thermoplaste, vorzugsweise PE, PP, PS, PVC, alpha-Olefine, Butadien-Derivate, in technischen Thermoplasten, vorzugsweise PET, PMMA, PC, POM, PA, PC, PBT, PEBA, TPU, PU, TPE, in Hochleistungs-Thermoplasten, vorzugsweise PPS, PEEK, PES, PI, PEI, in Copolymerisaten, Elastomeren, vorzugsweise Siliconen, weiter bevorzugt RTV, HTV, LSR, HCR, Acrylate, poly- und Oligosiloxane enthaltende Paste, in Polyurethanen, Kautschuken, vorzugsweise SBR, BR, Naturkautschuk, Polybutadien, funktionalisierte Polybutadiene, thermoplastisches Polyurethan, in Duromeren, vorzugsweise Polyurethanen, Polyesterharzen, Phenolharzen, Epoxidharzen, Acrylatharzen, Silikonharzen, in Lösungsmitteln, vorzugsweise aprotisch-unpolaren, aprotisch-polaren, protischen Lösungsmitteln, in Ölen, vorzugsweise Mineralölen, Silikonölen, Prozessierölen.
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